金属纤维切削制造的装置及方法 |
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申请号 | CN201710609640.6 | 申请日 | 2017-07-25 | 公开(公告)号 | CN107309372A | 公开(公告)日 | 2017-11-03 |
申请人 | 厦门大学; | 发明人 | 周伟; 李双利; 刘瑞亮; 何平; 陈添天; | ||||
摘要 | 金属 纤维 切削制造的装置及方法,涉及金属纤维切削制造。装置设有动 力 装置、传动装置、张紧装置、支承装置、切削装置和收集装置;动力装置用于为金属线材传动提供动力;所述传动装置用于金属线材的传递;所述张紧装置用于提供张紧力;所述支承装置用于支承金属线材的切削制造;所述切削装置用于切削制造金属纤维,所述收集装置用于自动收集切削制造后的金属纤维。制造方法:1)金属线材的安装;2)金属纤维切削深度的调整;3)金属纤维的收集。可以满足当量直径在100μm以下,具有粗糙表面形貌的金属纤维的切削加工。同时具有操作简单、加工过程连续、效率高等优点。 | ||||||
权利要求 | 1.金属纤维切削制造的装置,其特征在于设有动力装置、传动装置、张紧装置、支承装置、切削装置和收集装置;动力装置用于为金属线材传动提供动力;所述传动装置用于金属线材的传递;所述张紧装置用于提供张紧力;所述支承装置用于支承金属线材的切削制造; |
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说明书全文 | 金属纤维切削制造的装置及方法技术领域[0001] 本发明涉及金属纤维切削制造,尤其是涉及基于金属线材的金属纤维切削制造的装置及方法。 背景技术[0002] 金属纤维是20世纪70年代后期先进工业国家研制开发的一种优质高效的新型功能材料,具有良好的导电性、导热性、耐磨性、高弹性、高强度以及良好的烧结性,同时还具有非金属纤维的柔软和可纺性等特性,不仅广泛应用于化工、机械、冶金、建筑和纺织等一般工业部门,而且在航空航天、核工业、电子及军事等高新技术领域都有着重要的用途。金属纤维制造技术难度大、工艺复杂,目前比利时、美国、日本、中国在金属纤维的规模化生产方面已走在世界前列。近年来,由于对金属纤维的物理力学性能要求越来越高,金属纤维作为一种优质的新型功能材料,具有良好的导电性、导热性、耐磨性、高弹性、高强度以及良好的烧结性。同时,还具有非金属纤维的柔软和可纺性等特性。金属纤维不仅广泛应用于化工、机械、冶金、建筑和纺织等一般工业部门,而且在航空航天、核工业、电子及军事等高新技术领域都有着重要的用途。 [0003] 目前大多数金属纤维的加工都是拉拔法、熔抽法以及金属棒料车削加工法,对金属线材车削加工制造金属纤维的研究几乎空白,熔抽法既可制取短纤维也可制取长纤维,纤维当量直径最小达25μm,但工艺和技术要求高,熔融的金属液表面张力很大、粘度小、挤出的金属流线很容易形成液滴,故成丝过程比较困难。加工设备较复杂,抗拉强度低,一般只有380MPa。单丝拉拔法可以获得直径在2μm以下的纤维,表面光滑、尺寸精确,但效率低拉伸工艺,润滑,模具,原材料等都会影响拉伸质量。 发明内容[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供可实现简单装置低成本、快速、大批量持续生产的金属纤维切削制造的装置及方法。 [0005] 所述金属纤维切削制造的装置设有动力装置、传动装置、张紧装置、支承装置、切削装置和收集装置;动力装置用于为金属线材传动提供动力;所述传动装置用于金属线材的传递;所述张紧装置用于提供张紧力;所述支承装置用于支承金属线材的切削制造;所述切削装置用于切削制造金属纤维,所述收集装置用于自动收集切削制造后的金属纤维; [0006] 所述动力装置设有电机和卷线辊,动力装置通过牵引卷拉线材为金属线材提供金属线材做进给运动的动力; [0007] 所述张紧装置设有三处转向导轮,张紧装置依靠金属线材自身刚性及摩擦作用,使被切削线材处于绷紧状态,实现金属线材的预紧,达到方便切削制造金属纤维的目的; [0008] 所述支承装置设有2个带有多条线槽的导轮,支承装置使金属线材可以往复缠绕及规则铺展,方便刀具切削加工,还具有固定金属线材的功能; [0009] 所述切削装置设有刀架和多齿刀具,切削装置的后刀面上设有阵列式锯齿状刀齿,切削装置具有同时连续切削多根金属线材的功能,所述刀架可上下移动调节多齿刀具的切削深度,实现切削装置能够同时分批连续切削多根金属线材的功能;所述多齿刀具的刀具材料根据被切削线材材质的不同分可为高速钢、钨钢等;所述多齿刀具的刀齿齿宽可为0.2~0.4mm,齿高可为0.2~0.4mm。 [0010] 所述收集机构设有同步带轮和收丝辊,收集机构通过同步带传动使收丝辊与动力机构相关联,统一由动力机构的电机提供动力,从而保证切削速度与收丝速度相匹配。 [0012] 所述金属纤维切削制造方法采用所述金属纤维切削制造的装置,包括以下步骤: [0013] 1)金属线材的安装 [0014] 在金属线材切削开始前,通过人工牵引线材依次穿过张紧装置,在支撑机构上多次缠绕后固定在动力机构的卷线辊上完成金属线材的安装; [0015] 2)金属纤维切削深度的调整 [0016] 启动电机,调整电机参数,使金属线材在电机的卷拉作用下平稳运动,调节刀架位置以选择适当的切削深度进行后续切削; [0017] 3)金属纤维的收集 [0018] 待连续型金属纤维产生后,手工牵引并传送到收丝滚轮上,调整收丝滚轮的转速与金属纤维产生的速率匹配,实现连续型金属纤维的批量化制造和自动收集。 [0020] 图1是本发明的金属纤维切削制造装置的整体结构示意图; [0021] 图2是本发明的金属纤维切削制造机床张紧装置结构示意图; [0022] 图3是本发明的金属纤维切削制造机床动力装置结构示意图; [0023] 图4是本发明的金属纤维切削制造机床的运作流程图; [0024] 图5是本发明的金属纤维切削制造机床的切削机理示意图。 具体实施方式[0025] 以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。 [0026] 由图1~3所示,一种金属纤维切削制造的装置包括: [0027] 1.张紧轮:由三处转向导轮1a、1b、1c组成; [0028] 2.支承轮:由两个带有多条线槽的导轮2a、2b组成,槽的数量取决于切削金属纤维的股数。 [0029] 3.多齿刀具:切削加工的刀具为多齿刀具3a、3b,后刀面上设置有阵列式锯齿状刀齿,通过刀具多个微细齿刃对金属线材的切削作用,可连续切削多根金属线材。 [0030] 4.刀架:刀架4a、4b可上下移动调节刀具的切削深度,实现装置能够同时分批连续切削多根金属线材的功能。 [0032] 6.收丝辊6:结构两边带有挡板的滚筒,实现金属纤维的收集。 [0033] 所述进线线材辊为滚筒式结构,具有导向作用。 [0034] 所述张紧轮1a、1b、1c为具有一个导向槽的轮状结构,通过三个轮的作用达到导向张紧的目的。 [0035] 所述支承轮2a、2b具有多个导向槽,便于使线材并行排列成板状结构,利于多齿刀具的切削,具有导向支承的作用。 [0036] 所述多齿刀具3a、3b具有多个微细齿刃,可连续切削并行排列成板状结构的线材,形成多股金属纤维。 [0037] 所述刀架4a、4b可上下移动调节刀具的切削深度,实现装置能够同时分批连续切削多根金属线材的功能。 [0038] 所述电机5为变频器及380V三相异步电机连接而成,具有变速的功能,可以实现进线、切削两种不同速度的要求。 [0039] 所述收丝辊结构为两端带有挡板的滚筒组成,可实现金属纤维的收集,挡板具有防止收集的金属纤维缠绕脱落的功能。 [0040] 参见图4,本发明的一种金属纤维切削制造方法,包括以下步骤: [0041] S01在切削开始前,需通过人工牵引线材依次穿过张紧轮1a、1b、1c,并将线材往复缠绕及规则铺展在两个支承轮2a、2b上,最终将线材引出固定在电机5所在的卷线辊上。 [0042] S02启动电机5,调整电机参数,使金属线材在电机的卷拉作用下平稳运动。调节所述刀架4a、4b位置以选择适当的切削深度利用多齿刀具3a、3b进行后续切削。 [0043] S03待连续型金属纤维产生后,可手工牵引并传送到收丝滚轮6上,调整收丝滚轮的转速与金属纤维产生的速率匹配,便可实现连续型微细金属纤维的批量化制造和自动收集。 [0044] 由图5所示,金属线材9经过在两个支承轮2a、2b上的往复缠绕及规则铺展,形成图5所示的并排排列结构,在电机5的带动下经过多齿刀具3a、3b的切削产生多股金属纤维8,由收集装置6完成金属纤维的收集,切削后的金属金属线材9由动力装置中的滚筒进行收集。 [0045] 以切削制造金属铜纤维为例,所用原材料为铜线,人工牵引铜线依次穿过所述张紧装置,在所述支撑机构上多次缠绕后固定在所述动力装置的卷线辊上,将电机通电,启动电机,使机构运转并调整电机参数,使金属线材在电机的卷拉作用下平稳运动。调节所述刀架位置以选择适当的切削深度进行后续切削,使刀具能顺利切出适当尺寸的铜纤维。待连续型金属纤维产生后,可手工牵引并传送到收丝滚轮上,调整收丝滚轮的转速与金属纤维产生的速率匹配,便可实现连续型微细金属纤维的批量化制造和自动收集。 |